1、第十五章 矿物的成因,形成矿物的地质作用矿物的成因信息（矿物形成历史推测）矿物的稳定与变化,一、形成矿物的地质作用,内生作用：地球内部热能所导致的各种地质作用，包括：岩浆作用、伟晶作用、热液作用、火山作用等。,一、形成矿物的地质作用,1、岩浆作用：岩浆冷却结晶形成矿物的作用。 岩浆：是在地下深处形成的、以硅酸盐为主要成分、含挥发分的高温高压熔融体。沿断裂上升时由于温压降低而冷却结晶形成矿物。岩浆结晶分异作用：岩浆结晶不是等成分结晶的，有成分分异现象，一般先结晶富Fe、Mg的、后结晶富Si的：橄榄石辉石角闪石黑云母微斜长石石英；基性斜长石中性斜长石酸性斜长石,一、形成矿物的地质作用,岩浆作用所形
2、成的矿床： 金属矿床：Pt族、铬铁矿、磁铁矿、Cu-Ni硫化物等。 非金属矿床：橄榄石、石榴子石等。,一、形成矿物的地质作用,2、伟晶作用：富含挥发分的（较稀）岩浆在地下较深部的高温高压条件下结晶大矿物晶体的作用。与岩浆作用的区别：更富含挥发分、形成深度较浅、结晶环境封闭、结晶作用缓慢、形成的矿物晶体粗大。一般来说，岩浆作用后期，岩浆将更富含挥发分与硅质，进入伟晶作用阶段。,一、形成矿物的地质作用,伟晶作用形成的主要矿物：富Si、K、Na、OH、F、Cl、稀土元素等矿物，并且颗粒粗大：石英、长石、白云母、电器石、黄玉、绿柱石等。伟晶作用所形成的矿床：大晶体、宝玉石矿床（即利用的是其大晶体本身，
3、并不是提炼其化学成分）。,一、形成矿物的地质作用,3、热液作用：不是岩浆，而是水液气液形成矿物的作用。 热液的来源：岩浆期后热液、火山热液、变质热液、地下水热液。 如果是岩浆期后热液，则是由岩浆作用演化而来：岩浆作用伟晶作用热液作用温压降低、深度变浅、挥发分富集,一、形成矿物的地质作用,热液作用形成的主要矿物及矿床： 高温热液：W、Sn、Bi、Mo的氧化物、硫化物； 中温热液：Cu、Pb、Zn硫化物； 低温热液：As、Sb、Hg、Ag硫化物。到热液阶段，也有一些硅酸盐矿物：石英、长石、白云母等。,一、形成矿物的地质作用,4、火山作用：岩浆沿地壳脆弱带直接上侵至地面或喷出地表，迅速冷凝结晶形成矿
4、物的作用。火山作用形成的矿物特点：颗粒细小，甚至形成非晶质的火山玻璃，有斑状构造，斑晶为在地下深处早期结晶的矿物。火山作用过程形成的矿物都是高温低压相。,一、形成矿物的地质作用,火山作用可以将地下深处高温高压形成的矿物，如金刚石，带至地表，使其在常温常压下准稳定下来。这种高温高压矿物如果不是被火山作用迅速带至地表，则在温压缓慢降低的过程中失去稳定性而不能够在地表稳定。 所以，金刚石矿床都与深成的火山岩（金伯利岩）有关。,一、形成矿物的地质作用,外生作用：地表或近地表处由于太阳能、水、大气和生物作用参与的形成矿物的地质作用，包括：风化作用、沉积作用。,一、形成矿物的地质作用,1、风化作用：原先形
5、成的矿物、岩石在太阳能、水、大气和生物等作用下发生机械破碎、化学分解，被溶解、粉碎的成分被流水带走，留下的成分重新组合、改造成新的矿物、岩石。不同矿物抗风化能力不同：硫化物最易被风化，氧化物、硅酸盐较稳定。,一、形成矿物的地质作用,硫化物风化后形成氧化物、氢氧化物、碳酸盐等。如黄铜矿CuFeS2风化形成赤铜矿Cu2O和孔雀石Cu2CO3(OH)2，黄铁矿FeS2风化形成褐铁矿（FeOOH）。风化带：土壤层 机械风化+化学风化+生物风化 地表残积层 机械风化+化学风化半风化层 机械风化原岩 地下,一、形成矿物的地质作用,2、沉积作用：风化产物（被溶解、粉碎的成分）被流水、冰川、生物狭带，搬运至适
6、当的环境下沉积下来，形成新的矿物、岩石。 机械沉积：风化中被粉碎的难溶物质因流水减速等因素而沉积。如：砂岩。化学沉积：风化中被溶解的成分因化学环境改变、干旱蒸发过饱和等因素而沉积下来。如：石盐、石膏。生物沉积：生物体直接沉积、或生物作用导致化学环境改变而使其他物质沉积。如：硅藻土、磷灰石。,一、形成矿物的地质作用,变质作用：在地下深处的已形成的矿物，由于温压条件改变及岩浆活动等因素，使其在基本保持固态的情况下发生成分、结构的变化而形成新的矿物。,一、形成矿物的地质作用,1、接触变质：岩浆与围岩的接触带上发生的变质作用。包括：热变质作用接触交代变质,一、形成矿物的地质作用,热变质作用岩浆与围岩之
7、间只有热能交换，基本上无物质交换，围岩一般受热能影响而发生重结晶（如灰岩变质为大理岩），也可形成新矿物（如泥岩变质为红柱石）.,一、形成矿物的地质作用,接触交代变质岩浆与围岩有物质交换，在交代作用的基础上形成一系列新矿物，最典型的代表是酸性岩浆（SiO4,K,Na）与碳酸盐围岩(CaCO3, MgCO3) 之间的接触交代变质，形成夕卡岩，因为这两种岩石成分反差大，交代作用的化学活力也大，交代作用明显。思考：夕卡岩里应该有哪些矿物？,一、形成矿物的地质作用,2、区域变质：由于区域构造运动引起的大面积范围内发生的变质作用。温压条件改变是发生区域变质作用的主要因素，可以根据温压不同划分变质相：低级变
8、质相、高级变质相等等，各变质相有一些特征变质矿物及矿物组合帮助我们判断，如绿泥石、红柱石代表低级变质，刚玉、夕线石、蓝闪石代表高级变质。,一、形成矿物的地质作用,区域变质矿物不仅与温压有关，还与原岩有关，原岩富Al、Si，则形成红柱石、夕线石、刚玉等，原岩富Mg、Fe，则形成绿泥石、蓝闪石等。,二、矿物的成因信息：,形成矿物的地质作用、地质过程是不能再现的，我们研究矿物的成因，主要是根据包含在矿物里面的一些成因信息来推测矿物的形成条件、形成历史。,二、矿物的成因信息：,矿物的时空关系： 1、矿物的生成顺序：生成的先后关系。判断标志：空间位置，穿插关系，自形程度，交代关系。（图片） 2、矿物的世
9、代：同一地质体中，同种矿物在形成时间上的先后关系。例如：花岗岩中的石英与后期石英脉中的石英为两个世代，这是根据产状来判断的。 3、矿物的共生：同一成因、同一成矿期所形成的不同矿物在空间上共存。 4、矿物的伴生：不同成因、不同成矿期所形成的不同矿物在空间上共存。如黄铜矿与孔雀石。,返回,请同学们根据图片判断生成顺序,二、矿物的成因信息：,矿物的标型性： 1、标型矿物：某些矿物只在某种特定的地质作用中形成与稳定，它的出现就指示了这种地质条件，如：斯石英指示高压冲击变质条件，辰砂、辉锑矿只在低温热液条件形成。 2、标型矿物共生组合：某些矿物共生组合只出现在某种特定的地质作用中，这种组合一旦出现，就可
10、指示地质条件，如：镁橄榄石金云母铬镁铝榴石铬次透辉石等，就指示金刚石的形成条件。 3、矿物的标型特征：同种矿物在不同的地质条件下形成时可具有不同的结构、成分、物性特点，这些特点可反映形成条件。例如：白云母的晶胞参数b0随压力升高而增大；电器石的颜色与温度有关，等等。,二、矿物的成因信息：,注意标型矿物与矿物的标型特征的区别： 标型矿物强调矿物的单一成因性，而矿物的标型特征则要求矿物多成因性。另外，某些标型矿物共生组合、矿物的标型性可得到具体的矿物形成温度、压力，这叫地质温、压计，如：红柱石蓝晶石夕线石3者共生，则根据相图可确定温度压力（相图）；,返回,二、矿物的成因信息：,矿物的包裹体：矿物在
11、生长过程中或形成之后被包裹于矿物晶体中的气态、液态、固态物质。 按成因类型可分为：1、原生包裹体： 矿物生长过程中被包裹进来的；特点：沿结晶学方向定向排列，呈环带状分布。2、次生包裹体：矿物生长以后发生破裂，沿裂隙后期溶液（熔体）溶解原晶体，再生长时包裹进来的；特点：没有结晶学定向，沿晶体的破裂带分布。3、假次生包裹体：矿物生长过程中发生破裂，沿破裂带包裹进来；特点：没有结晶学定向，沿晶体的破裂带分布，但破裂带只是在晶体内部，没有切断整个晶体。 （图片）,返回,二、矿物的成因信息：,矿物包裹体所反映的成因信息：包裹体是矿物结晶时的母相物质，所以可以反映岩浆结晶时的熔体、矿浆、气液等成分特点，以
12、及温度压力情况。均一温度：气液包裹体在结晶完后降温过程中被分为气液两相，加温使其重新变为一相的温度，反映的是矿物结晶期的温度下限；（图片）爆破温度：继续加温使其爆破（变为气相体积加大）的温度，反映的是矿物结晶期的温度上限。,返回,石英晶体中的包裹体,三、矿物的稳定与变化：,矿物的稳定： 任何矿物及其所处的地质环境，都是一个物理化学体系，矿物在所处的地质环境下是否稳定，决定于这个体系的自由能是不是达到最小值。体系的自由能与温度、压力、组分等有关，改变其中任一参数，就可能改变体系的自由能，使体系失去稳定性，矿物也就失去稳定性要发生改变，即发生相变过程，相变的方向是朝着自由能减小的方向进行，使其重新
13、达到最小值而稳定下来。,三、矿物的稳定与变化：,矿物的变化： 1、化学成分的变化： 交代作用：已形成的矿物在后期熔体、溶液作用下发生物质交换，形成新的矿物。 如：橄榄石(Mg2SiO4)在后期热液交代作用下形成蛇纹石（Mg6Si4O10(OH)8）假像：如果交代作用彻底，原矿物全部被新矿物代替，但仍然保留原矿物的晶形。 例如：褐铁矿呈立方体，说明是交代黄铁矿形成的，立方体是黄铁矿的晶形。水化及脱水作用：水在晶体结构中相对比较松动，容易水化及脱水，这也是矿物化学成分变化的一种方式。,2、晶体结构的变化： 同质多像：在外界温压条件发生改变时，矿物的成分不变但结构发生变化，形成新的矿物晶体。 根据结
14、构变化程度不同，可分为：重建式相变、位移式相变、有序无序相变。 例如：红柱石蓝晶石夕线石之间，石墨金刚石之间为重建式相变，即结构完全改变了；石英与石英之间为位移式相变，化学键并没有打破，仅仅是结构基团之间发生位移；透长石微斜长石之间为有序无序相变，仅仅是有序度发生改变。多型：发生在层状矿物中的一种特殊同质多像。,三、矿物的稳定与变化：,三、矿物的稳定与变化：,副像：晶体结构发生变化形成了新的矿物，但保留原矿物的晶形。 例如：呈六方双锥的石英是从石英变来的，因为六方双锥是石英的晶形。3、晶化与非晶化： 非晶体有自发转化为晶体的趋势，因为晶体的自由能比非晶体小。如：蛋白石可自发转变为石英，钟乳石可
15、自发转化为方解石。 晶体转化为非晶体则需要外能，这种外能通常来自于晶体所含的放射性元素。如：锆石含铀、钍等，发出的放射性射线可破坏其周围的晶体使其非晶化。,本章重点总结：,形成矿物的各种地质作用（岩浆、伟晶、热液、火山、风化、沉积、接触变质、区域变质）的过程及其相互关系； 研究矿物成因的信息（产状、标型、包裹体）； 矿物稳定与变化的原因，矿物变化的几种方式。,思考题：,1、在内生作用中，岩浆作用、伟晶作用与热液作用各自形成的矿物特点是什么？举出各自的代表性矿物实例。 2、外生作用形成的矿物成分特点是什么？ 3、随着变质程度提高，矿物的结构、物性会发生什么改变？ 4、生成顺序的判断标志？ 5、生
16、成顺序与世代的区别？ 6、标型矿物与矿物标型特征的区别？ 7、举出几个标型矿物实例，并说明它们代表什么成因？ 8、包裹体是怎么形成的？有哪些类型？ 9、研究矿物包裹体的意义？,第十六章 矿物的研究方法,前期工作： 样品的采集：目的性、代表性、系统性； 初步鉴定：借助于小刀、瓷板、放大镜等，对所要研究的矿物作出初步鉴定。 矿物的分选：碎样、筛分、物理分选或人工分选.前期工作是非常重要的，只有在前期工作的基础上，才能制定出后面进一步研究工作的计划，做到“心中有数”。,研究矿物的常用测试方法简介：,偏光显微镜：透光薄片，观察矿物大小、形态、接触关系（岩石结构），矿物含量，环带结构等等。 电子探针：薄
17、片，微区原位成分分析，同时还可做形貌分析：成分像与形貌像。缺陷：不能测轻元素、同位素、水与有机成分、不同价态；如果样品不平还影响测试精度。 扫描电子显微镜：实物、薄片，形貌像，也可以成分扫描，还可以定性测成分。 X-射线粉晶衍射：粉末样，物相鉴定与结构特点测试，样品量少，混合样也可以，测试快速简单。,研究矿物的常用测试方法简介：,激光拉曼光谱：薄片，微区原位结构分析，可测试结构细节，但图谱的解释还有些不成熟。透射电子显微镜：制样很难，须离子减薄，但研究能力强，可研究超显微结构（超显微双晶、出溶等，甚至可见原子像），还可形成电子衍射花样，测试结构方向。 原子力显微镜：平坦表面样品，可出原子像、纳
18、米像，并且还可以操作原子、纳米。,思考题：,1、矿物学研究应包括哪些环节？ 2、 有一种矿物在岩石中含量很少，不易从岩石中分离，如果要知道它的成分，需采取哪些方法？ 3、如果肉眼不能鉴定某种矿物，可以用什么最简单的测试方法确定该矿物的名称？ 4、有一种含水矿物，要了解它的脱水温度，该用什么方法？,第十七章 矿物的分类和命名,矿物的晶体化学分类：以晶体的结构与成分作为分类依据。 分为：大类类（亚类）族（亚族）种（亚种、变种）,族,矿物的晶体化学分类：,种：具有确定的晶体结构和相对稳定的化学成分。同质多像变体：虽然成分相同，但结构不同，物理性质也不同，属不同矿物种。如：金刚石与石墨。多型变体：成分
19、相同，且结构差异不大，物理性质也相近，属同一矿物种。如：2H石墨与3R石墨。,矿物的晶体化学分类：,完全类质同像系列：两个端员为两个独立的矿物种，并以中间二分法将整个系列分为两个矿物种，端员之间的成分可作亚种。如：MgCO3-FeCO3菱镁矿 菱铁矿（种） （种）含铁菱镁矿（亚种） 同一矿物，因化学成分或物理性质、形态上出现较明显差异的，称为该矿物的变种或异种。如：铁闪锌矿（Zn,Fe）S是闪锌矿ZnS的变种，紫水晶是石英的变种，镜铁矿是呈片状的赤铁矿的变种。,矿物的晶体化学分类（仅列出大类）,第一大类 自然元素矿物 第二大类 硫化物及其类似化合物矿物 第三大类 氧化物和氢氧化物矿物 第四大类 含氧盐矿物 第五大类 卤化物矿物在以后的章节里，我们将按以上分类对各大类、类、族、种矿物进行分门别类地介绍。,矿物的命名：,按成分：自然金、钛铁矿； 按物理性质：橄榄石、方解石、重晶石； 按形态：石榴子石、十字石； 按物理性质化学成分：方铅矿、黄铜矿、磁铁矿； 按物理性质形态：绿柱石、红柱石； 按地名：高岭石、香花石、包头矿； 按人名：张衡矿,矿物的命名：,“矿”金属矿物：方铅矿、黄铜矿 “石”非金属矿物：方解石、石榴子石 “晶”透明矿物：水晶 “玉”宝石类矿物：黄玉、刚玉 “砂”细小颗粒产出矿物：辰砂 “华”地表次生的松散状矿物：钴华、钼华 “矾”溶于水的矿物：胆矾,
